游标卡尺

游标卡尺（Vernier Calliper），是一种测量长度、内外径、深度的量具。游标卡尺主要由主尺和游标尺组成，并分别有内测量爪和外测量爪，内测量爪通常用来测量内径，外测量爪通常用来测量长度和外径。在主尺的尾端有一个深度尺，可以用来测量孔深。

最早的游标卡尺可以追溯至公元1世纪初，中国的新朝时期就已经发明游标卡尺并在生产中开始应用。最具现代测量价值的游标卡尺一般认为是由法国人约尼尔·比尔（Pierre Vernier）在1631年发明的。1851年由美国Brown&Sharpe公司将Nonuth及Vernier两个构想制造出第一支游标卡尺，后由德国Masuer兵工厂加以改良制造，是工程上应用最广的量具。1972年，瑞士TRIMOS公首次研制成功容栅测长系统，之后大规模CMOS电路的出现使容栅在游标卡尺获得了应用，这就是数显卡尺的雏形。1973年春，瑞士“特萨（TESA）工具公司”研制出了该公司的一款带表卡尺，其指示表最小读数值为0.02毫米。随着技术的不断发展，游标卡尺逐渐向自动化、集成化和智能化方向发展。

游标卡尺按显示方式可分为机械卡尺、带表卡尺、数显卡尺，按结构分为单面卡尺、双面卡尺、三用卡尺，按用途可分为长度卡尺、深度卡尺、高度卡尺以及齿厚卡尺。具有结构简单、使用方便、精度中等和测量尺寸范围大等特点。游标卡尺主要应用于车间现场做低精度测量，同时在建筑或者工业中应用比较多。

发展历史

最早的卡尺可以追溯至公元1世纪初，经考古学家证实，中国的新朝时期就已经发明卡尺并在生产中开始应用了，新莽卡尺的外形以及刻度与现代游标卡尺相似，但他并非是游标读数；同时在欧洲第一次工业革命前也出现一种“卡钳尺”，其与青铜卡尺类似，均为刻线卡尺。

葡萄牙数学家佩德罗努涅斯（Pedryo nunez）利用人眼善于分辨刻线对齐与否的特点，采用游尺刻度和主尺刻度的微小差值实现对微小值补整的方式，发明了细分读数原理，为欧洲后期发明游标卡尺打下了基础。

最具现代测量价值的游标卡尺一般认为是由法国人约尼尔·比尔（Pierre Vernier）在1631年发明的。在他的数学专著《新四分圆的结构、利用及特性》中记述了游标卡尺的结构和原理，而他的名字Vernier变成了英文的游标一词沿用。1851年由美国Brown&Sharpe公司将Nonuth及Vernier两个构想制造出第一支游标卡尺，后由德国Masuer兵工厂加以改良制造，是工程上应用最广的量具。

1854年荷、法、德、英都普遍用上了游标卡尺，1856年日本也普及了游标卡尺，游标卡尺的制造技术逐渐更新迅速提高，使之成为了通用性的长度。

1972年，瑞士TRIMOS公首次研制成功容栅测长系统，之后大规模CMOS电路的出现使容栅在游标卡尺获得了应用，这就是数显卡尺的雏形，1973年春，瑞士“特萨（TESA）工具公司”研制出了该公司的一款带表卡尺，其指示表最小读数值为0.02毫米。1975年，瑞典JOHANSSON公司推出的JOCAL卡尺，这种电子卡尺尺体上制做了容栅标尺，读数头上有容栅滑尺。日本的三豊公司于1980年最先生产出测量范围0~150毫米的数显卡尺，最小显示为0.01毫米或0.0005英寸，1984 年的SYLVAC数显卡尺，精度达到 0.02mm。

进入21世纪后，随着高新技术的发展自动化、智能化被逐渐用于游标卡尺，特别是在长度测量中激光技术和计算机技术的应用，使得长度测量的量程和精度有了很大的提高，如三丰、TESA等公司发展到快速视觉测量系统。

结构组成

游标卡尺的主体是一个刻有刻度的尺身，主尺沿着主尺滑动的尺框上装有游标（副尺）。此外游标卡尺由上量爪、下量爪、深度尺、紧定螺钉组成的。主尺与左面固定的上、下量爪制成一整体，副尺与右面活动的上、下量爪制成另一整体套装在主尺上，并可沿主尺滑动。

注：1-主尺；2-副尺（锣鼓标旗）；3-上量爪；4-下量爪；5-深度尺；6-紧定螺钉

主尺

游标卡尺的主尺一般以毫米为单位。

游标

游标上则有10、20或50个分格，根据分格的不同，游标卡尺可分为十分度游标卡尺、二十分度游标卡尺、五十分度游标卡尺等。游标为十分度，其长度为9mm；二十分度其长度为19mm；五十分度其长度为49mm。常用游标卡尺按其精度可分为3种，即0.1mm、0.05mm和0.02mm，精度为0.05mm和0.02mm的游标卡尺较为常见。

量爪

游标卡尺的主尺和游标上有两副活动量爪，分别是内测量爪和外测量爪。内测量爪通常用来测量内径，外测量爪通常用来测量长度和外径。

深度尺

在主尺的尾端有一个深度尺，可以用来测量孔深。

紧定螺钉

用于固定游标尺框，测量时松开，读数时固定。

工作原理

以游标读数值为0.05mm的游标卡尺为例，主尺刻线间距（每格）为1mm，当游标零线与主尺零线对准（两爪合并）时的第20刻线正好指向等于主尺上的19mm，而游标上的其它刻线都不会与尺上任一条刻线对准。因此游标上的每格宽度为19/20=0.95mm。这样主尺刻线间距与游标刻线间距之差是1-0.95=0.05mm，0.05mm即为游标读数值（分度值），是此游标卡尺上游标所读出的最小数值。

当游标向右移动0.05m时则，游标零线后的第1根刻线与主尺刻线对准。当游标向右移动0.1mm时，则游标零线后的第2根刻线与主尺刻线对准，以此类推，当游标第n条刻线与主尺第n条刻线对齐时，零件尺寸为n x 0.05mm。根据这个原理能读出小于1mm的小数部分的尺寸。

使用方法

测量

（2）测量时，右手拿住尺身，大拇指移动游标，左手拿待测物体，将待测物置于量爪合适位置，轻轻摆动被测物或卡尺，当与量爪紧紧相贴时，找出最大值或最小值即可读数。

（3）测量过程中，因卡尺无恒定力装置，必须使用正确的测力来测量工件，同时防止卡尺歪斜。同时用固定螺钉固定游标尺框，卡尺的读数不应有所改变，在移动游标尺框时，不要忘记松开固定螺丝，也不宜让游标尺框过松。

读数

读数时首先以游标零刻度线为准在尺身上读取毫米整数，然后看游标上第几条刻度线与尺身的刻度线对齐，如有零误差，则应加上或减去零误差（若零误差为负，相当于加上相同大小的零误差），读数结果为：

测量值=主尺读数+游标尺读数=主尺的小格数（mm）+ 精度 × 游标与主尺对齐的游标尺小格数（mm）

判定游标上哪条刻度线与尺身刻度线对准时：选定相邻的三条线，如左侧的线在尺身对应线之右，右侧的线在尺身对应线之左，中间那条线便可以认为是对准了。例如以下两种情况，10分度和20分度游标卡尺的读数如图所示

特点及应用

特点

游标卡尺具有结构简单、使用方便、精度中等和测量尺寸范围大等特点。

用途

游标卡尺常用来测量零件的外尺寸、内尺寸、段差、深度等尺寸。

在使用场景方面，游标卡尺主要应用于实验室对仪器部件等进行精密测量，同时还可在车间现场进行测量，同时在建筑或者工业中应用比较多。还可以应用于水文测量，例如测量承雨器的口径、冰雹直径等方面。

产品分类

根据显示方式分

根据显示方式可以分为机械式、指针式（又称带表式）和数字显示式。

机械卡尺

其为最为常见的游标卡尺，根据游标零线所处位置读出尺身刻度的整数部分。然后判断游标的哪一根刻线与尺身刻线重合，重合的游标刻线序数乘以游标分度值，即可得出尺身刻度的小数部分。尺身读数与游标读数相加即为测得值。

注：1-尺身；2-尺框；3-活动量尺；4-固定量爪；5、6-内量爪；7-固定螺丝

带表卡尺

带表卡尺的尺身1上刻有毫米刻线，并装有高精度尺条3，以齿条为基准带动百分表指针转动，替代游标装置进行读数。百分表的分度值有0.01mm、0.02mm和0.05mm三种。

注：1-尺身；2-百分尺；3-尺条

数显卡尺

数显卡尺在尺身1上均匀分布的容栅代替了刻线，通过电容传感器与集成电路将测量爪的位移量转换为数字显示，在尺框2上装有显示窗、公英制转换按钮3、置零按钮4等。通过置零按钮4可以随时在尺身的任何位置置零，以便进行相对测量。

注：1-尺身；2-尺框；3-公英制转换钮；4-置零按钮

根据结构分

根据结构可分为单面卡尺、双面卡尺和三用卡尺。

单面卡尺

单面卡尺带有内外量爪，可以测量内侧尺寸和外侧尺寸。

双面卡尺

双面卡尺的上量爪为刀口形外量爪，下量爪为内外量爪，可测内外尺寸。

三用卡尺

三用卡尺的内量爪带刀口形，用于测量内尺寸；外量爪带平面和刀口形的测量面用于测量外尺寸；尺身背面带有深度尺，用于测量深度和高度。

按照用途分

除了上述普通测量长度的游标卡尺外，还有专门用于测量高度、深度以及齿厚的游标卡尺。

深度游标卡尺

其专门用来测量台阶的高度、孔深和槽深等。深度尺的结构与游标卡尺基本相同，其特点是，把尺身测量面和尺框测量面作为量爪，利用这两个测量面之间的相对位置变化来进行测量，若它们同在一个平面上时，深度尺的读数为零。

高度游标卡尺

其用来测量零件的高度和划线。它的结构特点是用质量较大的底座代替卡尺的固定量爪，在活动尺框的横臂上，可根据需要安装不同形式的量爪。

齿厚游标卡尺

其用来测量齿轮（或蜗杆）的弦齿厚或弦齿高。它的结构特点是相当于将两把普通卡尺互相垂直联合而成。利用游标原理，以齿高尺定位，对齿厚尺两量爪相对移动分隔的距离进行读数。

发展趋势

异型化

机械制造业的快速发展，使得各种类型的零件种类繁多，形状、结构都较为复杂，需要用配套的测量工具对特殊部位的尺寸进行检测，因此需要专门研发专用的异型游标卡尺。

一体化

目前的机械产品检测设备通常是一物一用，即分别具有独立的、不同的功能，未来必将实现功能的集成，即一台检测设备可实现多项检测功能，甚至可通过流水线完成机械产品的全检测过程，最后出具产品检测报告。

自动化

随着自动化技术的发展，机械产品的检测会越来越少的依靠人力、人工手段进行，取而代之的是自动检测产品，可实现在加工过程中的检验，及时发现质量问题，避免流入下一道工序带来资源浪费。

智能化

智能化的发展源自于自动化技术的进步，主要是在自动采集传输数据的基础上进行智能的计算分析，由计算机预先编制好的程序对数据进行统一分析判断，对存在质量误差的产品报警，实现无人值守作业。通过对实现对数显游标卡尺测量数据的自动化记录，该方法可以降低记录测量数据错误的机会，提高测量记录的效率

标准规范

按照GB/T 21389-2008标准规定了游标卡尺、带表卡尺和数显卡尺的术语和定义、形式与基本参数、要求、试验方法、检验条件、检验方法、标志与包装等。该标准适用于分度值/分辨力为0.01mm、002mm、0.05mm和0.10mm，测量范围为（0~70）mm 至（0~4000）mm 的游标卡尺带表卡尺和数显卡尺。

其对于游标卡尺的不同部分相对位置有相应规定，游标卡尺的游标尺标记表面棱边至主标尺标记表面的距离不应大于 0.30 mm；微视差游标卡尺的游标尺标记表面棱边至主标尺标记表面间的距离h，游标尺标记端面与主标尺标记端面的距离s，不应超过下表的规定：

带表卡尺的指针末端应盖住圆标尺上短标尺标记长度的 30%~80%；指针末端与圆标尺标记表面间的间隙不应大于下表的规定。

按照GB/T 21389-2008标准，对于零值误差的规定，游标卡尺两外测量面手感接触时，游标尺上的“零”“尾”标尺标记与主标尺相应标尺标记应相互重合，其重合度按照下图规定：

注意事项

参考资料

游标卡尺.术语在线.2023-11-11

标准号:GB/T 21389-2008.国家标准全文公开系统.2023-11-11